The Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) is acknowledged for financial support within the Sonderforschungsbereich SFB 985 "Functional Microgels and Microgel Systems".

1. Microgel Synthese HINWEIS: N Isopropylacrylamid (NIPAM) wurde aus n-Hexan umkristallisiert. Andere Reagenzien wurden wie erhalten verwendet. <ol><li> Herkömmlichen Batch Synthese von Poly (NIPAM) Matrix Mikrogele <ol><li> Man löst 1,8 g NIPAM und 24 mg N, N &#39;-bisacrylamide (BIS) in 245 ml filtriert (0,2 &amp; mgr; m regenerierter Cellulose (RC) Membranfilter) doppelt destilliertem Wasser in einem 500 ml Dreihalsrundkolben , der mit einem Rückflußkühler ausgestattet ist , einem Rührer und einem Gummiseptum. </li><li> Legen Sie ein Thermometer und ein 120-mm-Nadel für den Stickstoffeintrag durch das Septum. </li><li> Die Lösung wird auf 60 ° C unter Rühren. Desoxygenieren die Lösung von 40 min mit Stickstoff gespült. </li><li> Gleichzeitig bereiten die Lösung eine Initiatorlösung von 155 mg Kaliumpersulfat (KPS) in 5 ml gefiltert doppelt destilliertem Wasser und Blase mit Stickstoff Sauerstoff zu entfernen. </li><li> Übertragen Sie die komplette 5 ml KPS solution in einer Spritze Stickstoff-washed mit einem 120-mm-Nadel ausgestattet. </li><li> Heben Sie die Stickstoff-Nadel über der Lösungsebene im Dreihalskolben und fügen Sie die KPS-Lösung schnell durch das Gummiseptum in den Reaktor. </li><li> Ließ die Polymerisation für 1 Stunde unter einem Stickstoffstrom und langsamen Rühren bei 60 ° C stattfindet. </li><li> Verwenden Sie einen Büchner-Trichter und Filterpapier die heiße Reaktionslösung zu filtern, um große Aggregate zu verwerfen. Lassen Sie die Dispersion abkühlen. </li><li> Zentrifuge und Redispersion der Dispersion dreimal 40 min lang bei 257.000 xg und schließlich das Sediment in einem minimalen praktikable Menge an doppelt destilliertem Wasser redispergieren. Typischerweise ist dies 2-4 ml. </li><li> Lyophilisieren der Dispersion zum Speichern. </li></ol></li><li> Nicht gerührt Synthese von fluoreszenzmarkierten Poly (NIPAM) Mikrogele <ol><li> Wiegen 257,7 mg NIPAM, 3,5 mg BIS und 1,5 mg Methacryloxyethylgruppe Thiocarbamoyl Rhodamin B (Farbstoff) in Glasgefäß und 10 ml gefiltertes Doppel destillierened Wasser. </li><li> Ultrasonicate der Farbstoff-Monomer-Lösung 15 min um den Farbstoff in Wasser zu lösen. </li><li> Bereiten Sie die gleiche Lösung ohne Farbstoff in einen separaten Glasgefäß. </li><li> Bereiten verschiedener Verdünnungen der Monomerlösung mit dem Farbstoff der Monomerlösung ohne den Farbstoff unter Verwendung einer Konzentrationsreihe mit verschiedenen Farbstoffkonzentrationen zu erhalten. In dieser Arbeit verwenden Farbstoff in einem Konzentrationsbereich von 0,02 bis 0,1 mmol / L. </li><li> Man löst 8,4 mg KPS in 10 ml filtriert doppelt destilliertem Wasser, um die Initiatorlösung zu erhalten. </li><li> Übertragung von 0,5 ml der Konzentrationsreihe und 0,5 ml der KPS-Lösung Röhrchen mit 10 mm Durchmesser zu testen, um die endgültigen Reaktionslösungen zu erhalten, und abdichten sie mit Gummimembranen. </li><li> Vorwärmen ein Ölbad in einem doppelwandigen Glasbehälter mit einem Heizungs Zirkulators verbunden bis 63 ° C. </li><li> Deoxygenize die Reaktionslösungen durch 20 min mit Stickstoff durch 120 mm Nadeln gespült wurde. </li><li> Legen Sie die Rohre in afloating Plattform und die Plattform in den vorgeheizten Ölbad getaucht werden. Die Temperatur auf 60 ° C. Anfänglich höhere Temperatur im Bad ist notwendig, da die Raumtemperatur-Lösungen das Bad abkühlen. Für hohe Präzision Teilchengrösse tuning hat die Temperatursteuerung während der anfänglichen Reaktion streng sein, typischerweise ± 0,1 ° C. </li><li> Ließ die Reaktion für eine angemessene Zeit fortzufahren. Typischerweise 1 Stunde ist genug. </li><li> Übertragen die Reaktionsrohre schnell in einen Ofen bei 60 ° C und stellte einen Tropfen der heißen Dispersion auf 10 ml gefiltertes doppelt destilliertem Wasser vorgewärmt über PNIPAM Volumenphasenübergangstemperatur (VPTT, 32 -34 ° C) 1 für DLS Charakterisierung in der zusammengeklappten Zustand. </li><li> Lassen Sie den Rest der Dispersionen auf Raumtemperatur abkühlen und übertragen sie in Zentrifugenröhrchen. </li><li> Zentrifugieren Sie die Lösung dreimal für 40 min bei 257.000 xg und verdünnen die Mikrogele schließlich in 2 ml filtriert doppelt destilliertem Wasser for die Verwendung als Tracer-Partikel. </li></ol></li></ol> 2. Light Scattering Charakterisierung <ol><li> Hydrodynamischen Radius Bestimmung in zusammengeklappten Zustand durch Dynamic Light Scattering <ol><li> Waschen Sie Küvetten und mit Acetondampf Glas. </li><li> Wärme 10 ml filtriert (zB 200 nm oder kleiner RC - Filter) doppelt destilliertem Wasser über PNIPAM VPTT. </li><li> Übertragen einer Tropfen Heiß Dispersion auf das gefilterte Wasser, das eine vorgewärmte Nadel (0,9 x 40 mm) und die Spritze (1 ml). </li><li> Mildern des DLS Goniometer Indexanpassung Bad auf 50 ° C und übertragen Sie die Probe auf das Gerät, ohne dass es abkühlen. </li><li> Finden Sie die größte Streuwinkel, wo die Streuintensität ausreicht, um eine Korrelogramm zu erwerben, die von Testmessungen durchführen. <ol><li> Analysenküvette einsetzen (10 mm Durchmesser Glasrohr mit 1 ml der Partikeldispersion). Bewegen Sie den Detektor Arm zu kleinen Streuwinkel (hier 30 °). </li><li> Schauen Sie sich die Strahlprofil for Mehrfachstreuung: kein Glühen um den Primärstrahl, keine Mehrfachstreuung usw. Überprüfen Sie, ob der Zählerbereich für die Messung bei der niedrigsten Streuwinkel geeignet ist (ca. zwischen 30 und 600 kHz; oberen rechten Ecke des Software - Fensters..) </li><li> Bewegen Sie den Goniometerarm auf höchste Streuwinkel (120 ° wählen hier). Überprüfen Sie, ob die Zählrate noch hoch genug für die Messung ist (zwischen 30 und 600 kHz). Wenn die Intensität zu niedrig ist, bewegen Sie den Arm zu senken Winkelstreuung. </li></ol></li><li> Überprüfen Sie den Strahl visuell durch das Toluolbad Glas auf dem niedrigsten Streuwinkel, wenn Glühen um den einfallenden Strahl Mehrfachstreuung erfolgt beobachtet wird. In diesem Fall reduzieren die Laserintensität oder einer höheren Verdünnung verwenden. </li><li> Erwerben 20 Korrelogramme zwischen dem minimalen und maximalen Streuungswinkel (zB 30 ° - 140 °) mit minimaler Erfassungszeit von 60 sec. Erhöhen Sie die Erfassungszeit für schwache Intensität große StreuwinkelFalls benötigt. </li></ol></li><li> Datenanalyse 37 <ol><li> Berechnen Vektorgrößen für den Streuwinkelstreuung gemäß <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq2.jpg" /> Ist , wobei n der Brechungsindex der Dispersion, <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq3.jpg" /> die Wellenlänge des Lasers im Vakuum und <img alt="Gleichung 4" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq4.jpg" /> der Streuwinkel. </li><li> Im Fall stellt die Messtechnik-Software, die Intensität Korrelationsfunktion <img alt="Gleichung 5" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq5.jpg" /> , Wandeln es in elektrische Feld Korrelationsfunktion <img alt="Gl 6" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq6.jpg" /> gemäß <img alt="Gl 7" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq7.jpg" /> . Parameter <img alt="Gl 8" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq8.jpg" /> ist ein uninteressant instrumental Parameter auf den Grad der räumlichen Kohärenz des gestreuten Lichts Ove bezogenenr der Detektorfläche. </li><li> Führen Sie Kumulantenanalyse auf Korrelogramme, also passen Polynom zweiter Ordnung zum Logarithmus jedes elektrischen Feldkorrelationsfunktion <img alt="Gl 9" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq9.jpg" /> durch lineare kleinsten Quadrate. <img alt="Gl 8" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq8.jpg" /> erscheint als der Achsenabschnitt der Passung und der genaue Wert wird in Bezug auf die Datenanalyse ohne Bedeutung. Beschränken die Passform zu einem sinnvollen Wert τ Verzögerungszeit, beispielsweise so , dass die Korrelationsamplitude von 10 bis 20% der maximalen Amplitude. Der Koeffizient der Term erster Ordnung ist die mittlere Abnahmerate der Korrelationsfunktion, <img alt="Gleichung 10" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq10.jpg" /> . </li><li> Finden Sie den wahrscheinlichsten Wert für die mittlere Diffusionskoeffizient <img alt="Gl 11" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq11.jpg" /> der Partikel durch linear kleinsten Quadrate auf <img alt="Gl 12" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq12.jpg" /> . Ob<img alt="Gleichung 10" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq10.jpg" /> gegen <img alt="Gl 13" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq13.jpg" /> nicht linear erscheinen und den Ursprung innerhalb des Fehlers durchlaufen, ist die Partikelgrößenverteilung breit und hydrodynamischen Radius wird schlecht definiert werden. </li><li> Berechnen Sie den mittleren hydrodynamischen Radius von der Stokes-Einstein-Beziehung <img alt="Gleichung 14" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq14.jpg" /> gegebenen <img alt="Gleichung 15" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq15.jpg" /> die Boltzmann-Koeffizient, <img alt="Gl 16" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq16.jpg" /> die absolute Temperatur und <img alt="Gl 17" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq17.jpg" /> die Viskosität der Dispersion bei <img alt="Gl 16" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq16.jpg" /> . Propagieren der Standardabweichung <img alt="Gl 11" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq11.jpg" /> nach <img alt="Gleichung 18" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq18.jpg" /> . </li&gt; </ol></li><li> Partikelstrukturbestimmung durch statische Lichtstreuung <ol><li> Waschen Sie Küvetten und mit Acetondampf Glas. Verwenden 20 mm Durchmesser oder größer Küvetten die zylindrische Linseneffekt zu minimieren. </li><li> Filter (200 nm RC-Filter oder kleiner) in etwa 20 ml doppelt destilliertem Wasser auf einem Glasfläschchen und übertragen einen Tropfen gereinigt Dispersion in das Fläschchen. Das Filter wird mit 10 ml Wasser, bevor es für die Probenvorbereitung zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem Herstellungsverfahren zurückbleibt. </li><li> Überprüfen Probe gegen jede Umgebungslichtquelle. Wenn blauen Farbton beobachtet wird, wird die Probe wahrscheinlich zu konzentrieren. Verdünnte entsprechend. </li><li> Bereiten Sie Hintergrund Wasserprobe durch die Küvette mehrmals mit gefiltertem Wasser gespült und dann füllen, um geeignete Probenvolumen in Abhängigkeit von der Küvette und der Laserposition im Gerät. Der Laser muss durch die Probe passieren, ohne von dem Meniskus gebrochen wird. </li><li> Kalibrieren Sie den instrument unter Verwendung einer Toluol Probe. </li><li> Messen Sie Wasser-Streuung (Hintergrund) in der gesamten verfügbaren Winkelbereich. </li><li> Messen Sie die Streuintensität von der Probe während des gesamten verfügbaren Winkelbereich vorzugsweise bei mehreren Wellenlängen. Das Streumuster auf der vorderen Streuintensität normalisiert wird als Formfaktor bekannt. </li><li> Wenn Partikelstruktur bekannt ist, verwenden Sie die entsprechende Modellausdruck globale Anpassung an den Datensätzen bei verschiedenen Wellenlängen gemessen zu berechnen. </li><li> Für unbekannte Verwendung Partikelstruktur regularisiert direkt (wie FitIt! 33) oder eine allgemeinere indirekte inversen Fourier 21,22 Routine in Verbindung mit Entfaltungs des Paares Abstand Verteilungsfunktion (nur für kugelförmige Teilchen) 23,24 , um ungefähre Klassifizierung der Partikel verwandeln Art. </li><li> Im Fall liefert die Armatur oder Inversionsroutine eine Schätzung der Partikelradius Verteilungsfunktion, die Berechnung der PolydispersitätIndex (Standardabweichung der Verteilung von seinem Mittelwert geteilt). </li></ol></li></ol> 3. Partikelverfolgung durch Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie HINWEIS: Tracer und Matrixteilchen von 465 ± 7 nm und 405 ± 7 nm hydrodynamischen Radien bei 20 ° C wurden jeweils für die Partikelverfolgung verwendet. <ol><li> Probenvorbereitung <ol><li> Bereiten Sie konzentrierte Matrix Mikrogeldispersion durch Redispergierung bekannte Menge an gefriergetrockneten unmarkierten Mikrogel bekannte Menge doppelt destilliertem Wasser. Fügen Sie ein kleines Volumen von markierten Tracerpartikel. </li><li> Bestätigen Sie die entsprechende Tracer Mikrogel Konzentration im Mikroskop. Die optimale Konzentration ist ein Kompromiss zwischen gleichzeitigen Erwerb von maximal Anzahl von Spuren, während die niedrig genug Tracer-Konzentration aufweist, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Tracerpartikel Spuren während der Erfassung überqueren vernachlässigbar ist. </li><li> Bereiten Sie konzentrierten Dispersionen durch VerdampfenWasser in einem Ofen. Bestimmen Gewichtskonzentration durch das Gewicht der Dispersion auf das ursprüngliche Gewicht der Probe vor der Verdampfung zu vergleichen. </li></ol></li><li> Datenerfassung und Auswertung <ol><li> Verwenden Sie eine entsprechende Objektivlinse der gewünschten Vergrößerung und Blende zur Anregung der Tracer und gleichzeitige Fluoreszenz Sammlung aus der Probe. In dieser Arbeit verwenden, um eine 100X / 1.3 NA -Ölimmersionsobjektiv Linse. </li><li> Legen Sie die Feuchtigkeitskammer auf einen xyz-Piezo-Tabelle, die in ein kommerzielles Mikroskop passt. </li><li> Um die Probe vor dem Austrocknen zu verhindern, wird ein Plasma gereinigt Deckglas in die Feuchtigkeitskammer und Pipette 10 ul Poly (NIPAM) Dispersion der gewünschten Konzentration auf den Schlupf. </li><li> In Abhängigkeit von der Anregungs- und Emissionsspektren des Fluoreszenzfarbstoffs, einen geeigneten Laser zur Anregung verwendet werden und die Laserleistung entsprechend einzustellen. Die Intensität sollte ausreichend niedrig sein, schnelle Photobleaching der Farbstoffe zu vermeiden, aber beidie gleichzeitig stark genug für eine genaue Einzelpartikelpositionierung (siehe unten). In dieser Arbeit verwenden , um eine 561 nm diodengepumpten Festkörperlaser und halten Sie die Laserleistung konstant bei 16 mW (ca. 0,5 kW cm -2 bei der Probe) bei allen Messungen. </li><li> Zur Erzielung homogene Probenbeleuchtung, verwenden Sie die kritische Beleuchtung Setup hier beschrieben. Dazu koppeln die Laser in eine Multimode-Faser (NA 0,22 ± 0,02, 0,6 mm Kerndurchmesser), schütteln Sie die Faser mit einem Vortexer um zeitlich Durchschnitt aus Laserspeckles verwenden und projizieren die Faser in der Probenebene zu beenden. </li><li> Kalibrieren Sie die z Abstand von der Rückreflexion des Deckglases und mehreren Mikrometern in die Probe fokussieren, indem das Ziel leicht nach oben bewegen und fixieren Sie die z-Position einen z-Kompensator verwendet wird. Dies vermeidet Grenzflächeneffekte mit dem Deckglas. </li><li> Stellen Sie die Detektorparameter wie Belichtungszeit, zu der Stärke des Fluoreszenzsignals. In diesem Fall verwenden Sie eine EMCCD Kameramit Belichtungszeit von 0,1 sec, Elektronenvervielfachungsmodus und Verstärkung von 50. </li><li> Erwerben mehrere Filme mit der entsprechenden Anzahl von Rahmen eine ausreichende Verzögerungszeit zu erhalten, um den mittleren quadratischen Verschiebung der Mikrogele in verschiedenen Bereichen der Probe zu berechnen. In dieser Arbeit, Erwerb Rahmenzahlen von 500 oder 1.000 Frames verwenden. </li><li> Analysieren Sie die Daten , die durch die Positionierung der Partikel in jedem Rahmen mit Gauß - Angleich 25 und verwenden Sie ein geeignetes Partikel - Tracking - Algorithmus 26 , um die mittlere quadratische Verschiebung erhalten. 27 berechnen Werte Mittelwert und Standardabweichung durch Mittelung über alle Titel in allen Filmen. Berechnen Sie die lange Zeitverzögerung Diffusionskoeffizienten durch lineare Regression aus <img alt="Gl 19" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq19.jpg" /> , woher <img alt="Gleichung 20" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq20.jpg" /> ist der mittlere quadratische Verschiebung der mittleren Diffusionskoeffizienten D und die Verzögerungszeit &amp; tgr;. </li><li> Europäische SommerzeitiMate die Anomalie Parameter γ aus der anomalen Diffusionsgleichung <img alt="Gleichung 21" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq21.jpg" /> indem die Daten auf logarithmische Skala Transformation, wodurch man <img alt="Gl 22" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq22.jpg" /> . Die Anomalie Parameter <img alt="Gl 23" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq23.jpg" /> wird durch die Ableitung der Handlung gegeben. Das Derivat kann durch die Finite-Differenzen der Datenpunkte geschätzt werden, oder die Datenpunkte durch Polynomfunktionen Montage und Differenzierung analytisch. Bestimmen Sie den ausreichenden Grad der Polynomfit Funktionen durch die Anpassungs Residuen und Restnorm Plotten für Polynomordnung erhöhen. </li><li> Wiederholen Sie den Vorgang für verschiedene Konzentrationen der Mikrogelteilchen Matrizen. </li></ol></li></ol>

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Crystallogr. 25 (4), 495-503 (1992).</li><li>Glatter, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convolution+Square+Root+of+Band-Limited+Symmetrical+Functions+and+Its+Application+to+Small-Angle+Scattering+Data.">Convolution Square Root of Band-Limited Symmetrical Functions and Its Application to Small-Angle Scattering Data.</a> J. Appl. Crystallogr. 14, 101-108 (1981).</li><li>Glatter, O., Hainisch, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvements+in+Real-Space+Deconvolution+of+Small-Angle+Scattering+Data.">Improvements in Real-Space Deconvolution of Small-Angle Scattering Data.</a> J. Appl. Crystallogr. 17, 435-441 (1984).</li><li>Cheezum, M. K., Walker, W. F., Guilford, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Comparison+of+Algorithms+for+Tracking+Single+Fluorescent+Particles.">Quantitative Comparison of Algorithms for Tracking Single Fluorescent Particles.</a> Biophys. J. 81 (4), 2378-2388 (2001).</li><li>W&#246;ll, D., K&#246;lbl, C., Stempfle, B., Karrenbauer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+method+for+automatic+single+molecule+tracking+of+blinking+molecules+at+low+intensities.">A novel method for automatic single molecule tracking of blinking molecules at low intensities.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (17), 6196-6205 (2013).</li><li>Saxton, M. J., Jacobson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-particle+tracking:+Applications+to+membrane+dynamics.">Single-particle tracking: Applications to membrane dynamics.</a> Annu. Rev. Bioph. Biom. 26, 373-399 (1997).</li><li>Pusey, P. N., van Megen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+small+polydispersities+by+photon+correlation+spectroscopy.">Detection of small polydispersities by photon correlation spectroscopy.</a> J. Chem. Phys. 80 (8), 3513 (1984).</li><li>Stieger, M., Pedersen, J. S., Richtering, W., Lindner, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-angle+neutron+scattering+study+of+structural+changes+in+temperature+sensitive+microgel+colloids.">Small-angle neutron scattering study of structural changes in temperature sensitive microgel colloids.</a> J. Chem. Phys. 120 (13), 6197-6206 (2004).</li><li>Wu, X., Pelton, R. H., Hamielec, A. E., Woods, D. R., McPhee, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+kinetics+of+poly(N-isopropylacrylamide)+microgel+latex+formation.">The kinetics of poly(N-isopropylacrylamide) microgel latex formation.</a> Colloid Polym. Sci. 272, 467-477 (1994).</li><li>Weeks, E. R., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subdiffusion+and+the+cage+effect+studied+near+the+colloidal+glass+transition.">Subdiffusion and the cage effect studied near the colloidal glass transition.</a> Chem. Phys. 284 (1-2), 361-367 (2002).</li><li>Ernst, D., K&#246;hler, J., Weiss, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+type+of+anomalous+diffusion+with+single-particle+tracking.">Probing the type of anomalous diffusion with single-particle tracking.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (17), 7686-7691 (2014).</li><li>. FitIt! (Version 1.1.4) Available from: <a target="_blank" href="https://www.github.com/ovirtanen/fitit">https://www.github.com/ovirtanen/fitit</a> (2015)</li><li>Provencher, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Constrained+Regularization+Method+For+Inverting+Data+Represented+By+A+Linear+Algebraic+or+Integral+Equations.">A Constrained Regularization Method For Inverting Data Represented By A Linear Algebraic or Integral Equations.</a> Comput. Phys. Commun. 27 (3), 213-227 (1982).</li><li>Holtzer, L., Meckel, T., Schmidt, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometric+three-dimensional+tracking+of+individual+quantum+dots+in+cells.">Nanometric three-dimensional tracking of individual quantum dots in cells.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (5), 053902-053904 (2007).</li><li>Diezmann, A. V., Lee, M. Y., Lew, M. D., Moerner, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correcting+field-dependent+aberrations+with+nanoscale+accuracy+in+three-dimensional+single-molecule+localization+microscopy.">Correcting field-dependent aberrations with nanoscale accuracy in three-dimensional single-molecule localization microscopy.</a> Optica. 2 (11), 985-989 (2015).</li><li>Lindner, P., Zemb, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neutrons, X-rays and Light: Scattering Methods Applied to Soft Condensed Matter. , (2002).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Zugabe von geringen Mengen von funktionellen Comonomer kann eine signifikante Wirkung auf die Partikelgröße und Struktur der PNIPAM abgeleitet Mikrogele. Gleichzeitige kleine Reagenzglas Polymerisation ist eine gute Methode, um solche Änderungen zu berücksichtigen, und hilft, schnell die richtigen Reaktantenzusammensetzungen für Zielpartikelgröße finden für Upscaling der Reaktion nach Bedarf. Die Masse der Teilchen etwa exponenti...

Stimuli-sensitive Poly (N Isopropylacrylamid) (PNIPAM) Mikrogele 1,2 haben kontinuierliche Interesse in den vergangenen zwei Jahrzehnten angezogen aufgrund ihres Potenzials in den verschiedenen intelligenten Anwendungen. Nachgewiesene Anwendungsfälle sind schaltbare Emulsionsstabilisatoren 3-8, Mikrolinsen 9, Zellkultur - Substrate für die einfache Zellernte 10,11 und intelligente Träger für niedermolekulare Verbindungen und anderen biomedizinischen 12 verwendet. Aus einer Grundlagenforschung Sicht haben diese Teilchen erwiesen für die Untersuchung Themen wie kolloidale Wechselwirkungen 13-15 und Polymer-Lösungsmittel - Wechselwirkungen 16-18 nützlich. Erfolgreiche Verwendung von PNIPAM-Mikrogele und ihre Derivate in einer gegebenen Anwendung benötigt typischerweise Wissen über die mittlere Partikelgröße und die Breite der Teilchengrößenverteilung. Für die korrekte Interpretation der experimentellen Ergebnisse Beteiligung PNIPAM MikroGele, die Kornstruktur, die durch funktionelle Comonomere beeinflußt werden kann, muß bekannt sein. Dynamische und statische Lichtstreuung (DLS und SLS sind) sind in einzigartiger Weise geeignet, diese Informationen für den Erwerb, weil diese Methoden sind schnell und relativ einfach zu bedienen; und sie untersuchen die Partikeleigenschaften nicht-invasiv in ihrer natürlichen Umgebung (Dispersion). auch DLS und SLS sammeln Daten aus großen Anzahl von Teilchen, die die Vorspannung die sich aus kleinen Probengrößen, die typisch für Mikroskopieverfahren zu vermeiden. Daher ist das erste Ziel dieser Arbeit für die Praxis gute Praxis in Bezug auf die Lichtstreuung zur Einführung neuer kolloidale Charakterisierung. Typischerweise wird die Fällungspolymerisation in Labormaßstab durchgeführt und das Finden der richtigen Reaktionsbedingungen für bestimmte Partikeleigenschaften aufwendig und viele Wiederholungen der Synthese erforderlich sein kann. Im Gegensatz zu großen Batch - Synthese, nicht gerührte Fällungspolymerisation 19,20 ist arapid Verfahren, bei dem Chargen unterschiedlicher Reaktionszusammensetzung können gleichzeitig ertragreiche Teilchen mit enger Größenverteilung polymerisiert werden. Die gleichzeitige Polymerisation minimiert experimentelle Variation und große Leistung bedeutet, dass richtige Reaktionsbedingungen schnell gefunden werden kann, um die Reaktion für Upscaling. Daher ist unser zweites Ziel, den Nutzen von nicht gerührten Fällungspolymerisation in Prototyping und in Anwendungen zu zeigen, dass nicht eine große Menge an Produkt erfordern. Verschiedene Aspekte der Synthese und Charakterisierung kommen zusammen in dem Beispiel der Anwendung der fluoreszenzmarkierten PNIPAM-Mikrogele in kolloidalen Wechselwirkung Forschung. Hier verwenden wir eine hochgenaue Einzelpartikelverfolgung, die Diffusion von markierten Tracers Mikrogele in Dispersion von nicht-markierten Matrix Mikrogele über einen weiten Konzentrationsbereich Matrix zu untersuchen und den Käfig-Effekt in konzentrierter kolloidalen Dispersion lösen. Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie ist gut geeignet, for diesen Zweck, da sie kann unter einer großen Anzahl von potentiell unterschiedlichen Matrixspezies das spezifische Verhalten von einigen Tracermoleküle zu charakterisieren. Dies steht im Gegensatz zu Techniken wie DLS, SLS und Rheologie, die die Gesamtdurchschnittseigenschaften von Systemen messen und daher nicht das Verhalten von kleinen Anzahl von Sonden Teilchen in einem großen System auflösen kann. Weiterhin kann in diesem speziellen Beispiel herkömmlichen Lichtstreuungsverfahren nicht auch aufgrund der hohen Partikelkonzentration verwendet werden, die starke Mehrfachstreuung führt jede Standardanalyse ungültig gemacht. Die Verwendung von automatischen Datenverarbeitung und statistischen Methoden ermöglichen die Analyse von Gesamtsystemverhalten auch für Einzelpartikelverfolgung, wenn über große Probengrößen gemittelt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="741">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:259px;">Acetone</td>
			<td style="width:199px;">VWR Chemicals</td>
			<td style="width:155px;">KRAF13455</td>
			<td style="width:129px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:259px;">Bisacrylamid</td>
			<td style="width:199px;">AppliChem</td>
			<td style="width:155px;">A3636</td>
			<td style="width:129px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:259px;">n-Hexane</td>
			<td style="width:199px;">Merck</td>
			<td style="width:155px;">104374</td>
			<td style="width:129px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:259px;">N-Isopropylacrylamide</td>
			<td style="width:199px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:155px;">AC412785000</td>
			<td>recrystallized from n-hexane</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:259px;">Methacryloxyethyl thiocarbamoyl rhodamine B</td>
			<td style="width:199px;">Polysciences</td>
			<td style="width:155px;">23591</td>
			<td style="width:129px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:259px;">Potassium peroxodisulfate</td>
			<td style="width:199px;">Merck</td>
			<td style="width:155px;">105091</td>
			<td style="width:129px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:259px;">Silicone oil 47 V 350</td>
			<td style="width:199px;">VWR Chemicals</td>
			<td style="width:155px;">83851</td>
			<td style="width:129px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:259px;">Toluene</td>
			<td style="width:199px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:155px;">244511</td>
			<td style="width:129px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">F12 Refrigerated/heating circulator</td>
			<td style="width:199px;">Julabo</td>
			<td>9116612</td>
			<td style="width:129px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX83</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">XY(Z) Piezo System</td>
			<td>Physik Instrumente</td>
			<td>P-545.3R7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">100x Oil immersion objective</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>UPLSAPO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">QuadLine Beamsplitter</td>
			<td>AHF Analysentechnik</td>
			<td>F68-556T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">&#160;Cobolt Jive 150 laser</td>
			<td>Cobolt</td>
			<td>0561-04-01-0150-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Multimode Fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>UM22-600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">iXON Ultra 897 EMCCD camera</td>
			<td>Andor</td>
			<td>DU-897U-CS0-BV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Laser goniometer</td>
			<td>SLS Systemtechnik</td>
			<td>Mark III</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CF40 Cryo-compact circulator</td>
			<td>Julabo</td>
			<td>9400340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Laser goniometer system&#160;</td>
			<td>ALV GmbH</td>
			<td>ALV / CGS-8F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Multi-tau corretator</td>
			<td>ALV GmbH</td>
			<td>ALV-7004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Light scattering electronics</td>
			<td>ALV GmbH</td>
			<td>ALV / LSE 5004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Photon counting module</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>SPCM-CD2969</td>
			<td>2 units in pseudo cross-correlation mode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">633 nm HeNe Laser</td>
			<td>JDS Uniphase</td>
			<td>1145P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">F32 Refrigerated/heating circulator</td>
			<td>Julabo</td>
			<td>9312632</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

controlled synthesis and fluorescence tracking of highly uniform poly(n-isopropylacrylamide) microgels

Stimuli-sensitive Poly (N Isopropylacrylamid) (PNIPAM) Mikrogele haben verschiedene potenzielle praktische Anwendungen und nutzt in der Grundlagenforschung. In dieser Arbeit verwenden wir einzelne Partikel von fluoreszenzmarkierten PNIPAM-Mikrogele als Schaufenster für Tuning Mikrogel Größe durch eine schnelle nicht gerührten Fällungspolymerisation Verfahren zu verfolgen. Dieser Ansatz eignet sich für das Prototyping neuer Reaktionszusammensetzungen und Bedingungen oder für Anwendungen, die keine großen Mengen des Produkts benötigen. Microgel Synthese, Partikelgröße und Strukturbestimmung durch dynamische und statische Lichtstreuung sind im Protokoll aufgeführt. Es wird gezeigt, dass die Zugabe von funktionellen Comonomeren einen großen Einfluß auf die Kornkeimbildung und Struktur haben kann. Einzelpartikel Tracking von Weitfeldfluoreszenzmikroskopie ermöglicht eine Untersuchung der Diffusion von markiertem Tracer-Mikrogele in einer konzentrierten Matrix von nicht-markiertem Mikrogele, ein System nicht leicht untersucht durchandere Verfahren, wie beispielsweise dynamische Lichtstreuung.

Die Anzahl der PNIPAM Mikrogelteilchen in der Charge und damit die endgültige Partikelvolumen, wird früh in der Reaktion während der Phase der Keimbildung 20 Thiocarbamoyl Rhodamin B beeinflußt die Keimbildung durch Reduzierung der Teilchendichte in der Charge Hydrophobic Comonomer Farbstoff methacryloxyethyl bestimmt. Die Abnahme der Partikelkonzentration für zwei unterschiedliche Anfangs NIPAM Konzentrationen ...

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Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Nicht gerührt Fällungspolymerisation liefert eine schnelle, reproduzierbare Prototyping Ansatz zur Synthese von Stimuli empfindlichen Poly (N Isopropylacrylamid) Mikrogele mit enger Größenverteilung. In diesem Protokoll Synthese, Charakterisierung Lichtstreuung und Einzelpartikelfluoreszenz-Tracking dieser Mikrogele in einem Weitfeldmikroskopie Einrichtung demonstriert.

Kontrollierte Synthese und Fluoreszenz-Tracking von Hoch Uniform Poly (<em&gt; N</em&gt; Isopropylacrylamid) Mikrogele

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

controlled-synthesis-fluorescence-tracking-highly-uniform-poly-n

Research

JoVE Journal

Chemistry

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

10.1K Aufrufe.  RWTH Aachen University.  Nicht gerührt Fällungspolymerisation liefert eine schnelle, reproduzierbare Prototyping Ansatz zur Synthese von Stimuli empfindlichen Poly (N Isopropylacrylamid) Mikrogele mit enger Größenverteilung. In diesem Protokoll Synthese, Charakterisierung Lichtstreuung und Einzelpartikelfluoreszenz-Tracking dieser Mikrogele in einem Weitfeldmikroskopie Einrichtung demonstriert. 

Serie: Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Metall-organische Gerüste

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Forschung

Chemie

Synthesis of Poly(N-isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels for Anisotropic Thermo-responsiveness and Organophilic/Hydrophilic Loading Capability

Janus microparticles are compartmentalized particles with differing molecular structures and/or functionality on each of their two sides. Because of this unique property, Janus microparticles have been recognized as a new class of materials, thereby attracting a great deal of attention from various research fields. The versatility of these microparticles has been exemplified through their uses as building blocks for self-assembly, electrically responsive actuators, emulsifiers for painting and cosmetics, and carriers for drug delivery. This study introduces a detailed protocol that explicitly describes a synthetic method for designing novel Janus microhydrogels composed of a single base material, poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm). Janus microdroplets are firstly generated via a hydrodynamic focusing microfluidic device (HFMD) based on the separation of a supersaturated aqueous NIPAAm monomer solution and subsequently polymerized through exposure to UV irradiation. The resulting Janus microhydrogels were found to be entirely composed of the same base material, featured an easily identifiable compartmentalized morphology, and exhibited anisotropic thermo-responsiveness and organophilic/hydrophilic loading capability. We believe that the proposed method introduces a novel hydrogel platform with the potential for advanced synthesis of multi-functional Janus microhydrogels.

Synthesis of PolyN-isopropylacrylamide Janus Microhydrogels for Anisotropic Thermo-responsiveness and Organophilic/Hydrophilic Loading Capability

We present a protocol to synthesize Janus microhydrogels composed entirely of the same base material, poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), with a clearly compartmentalized structure base on the phase separation of a supersaturated NIPAAm monomer solution. The synthesized Janus microhydrogels show unique properties such as anisotropic thermo-responsiveness and organophilic/hydrophilic loading capability.

Synthese von Poly (<em&gt; N</em&gt; Isopropylacrylamid) Janus Microhydrogels für anisotroper Thermo-Ansprechempfindlichkeit und organophiler / Hydrophilie Belastbarkeit

Janus microparticles are compartmentalized particles with differing molecular structures and/or functionality on each of their two sides. Because of this ...

Highly Stereoselective Synthesis of 1,6-Ketoesters Mediated by Ionic Liquids: A Three-component Reaction Enabling Rapid Access to a New Class of Low Molecular Weight Gelators

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form catalytically active N-Heterocyclic Carbenes (NHCs). Here we have used ILs as precatalysts in the addition of &#945;,&#946;-unsaturated aldehydes to chalcones to form 1,6-ketoesters, incorporating an anti-diphenyl moiety in a highly stereoselective fashion. The reaction has a broad substrate scope and several functional groups and heteroaromatics can be integrated into the ketoester backbone in generally good yields with maintained stereoselectivity. The reaction protocol is robust and scalable. The starting materials are inexpensive and the products can be obtained after simple filtration, avoiding solvent-demanding chromatography. Furthermore, the IL can be recycled up to 5 times without any loss of reactivity. Moreover, the 1,6-ketoester end product is a potent gelator in several hydrocarbon based solvents. The method enables rapid access to and evaluation of a new class of low molecular weight gelators (LMWGs) from recyclable and inexpensive starting materials.

Ionic liquids (ILs) mediate fast, simple and cheap access to 1,6-ketoesters in high diastereoselectivities and good yields. The reaction protocol is robust and the 1,6-ketoesters can be obtained in gram scale after a simple filtration protocol. Moreover, the 1,6-ketoesters are potent gelators in hydrocarbon solvents.

Hochstereoselektive Synthese von 1,6-Ketoester durch Ionische Flüssigkeiten vermittelte: Ein Dreikomponentenreaktion zur raschen Zugang zu einer neuen Klasse von niedermolekularen Gelbildner

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form ...

Synthesis and Reaction Chemistry of Nanosize Monosodium Titanate

This paper describes the synthesis and peroxide-modification of nanosize monosodium titanate (nMST), along with an ion-exchange reaction to load the material with Au(III) ions. The synthesis method was derived from a sol-gel process used to produce micron-sized monosodium titanate (MST), with several key modifications, including altering reagent concentrations, omitting a particle seed step, and introducing a non-ionic surfactant to facilitate control of particle formation and growth. The resultant nMST material exhibits spherical-shaped particle morphology with a monodisperse distribution of particle diameters in the range from 100 to 150&#160;nm. The nMST material was found to have a Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area of 285 m2g-1, which is more than an order of magnitude higher than the micron-sized MST. The isoelectric point of the nMST measured 3.34 pH units, which is a pH unit lower than that measured for the micron-size MST. The nMST material was found to serve as an effective ion exchanger under weakly acidic conditions for the preparation of an Au(III)-exchange nanotitanate. In addition, the formation of the corresponding peroxotitanate was demonstrated by reaction of the nMST with hydrogen peroxide.

The surfactant mediated sol-gel synthesis of nanosized monosodium titanate is described, along with preparation of the corresponding peroxide modified material. An ion-exchange reaction with Au(III) is also presented.

Synthese und Reaktionschemie von nanoskaligen Mononatrium Titanat

This paper describes the synthesis and peroxide-modification of nanosize monosodium titanate (nMST), along with an ion-exchange reaction to load the ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like oligomeric clusters of these yellow nanoparticles of narrow size distribution are synthesized under ambient conditions via two methods. The delay-time method controls the number of subunits in the oligoclusters by varying the time between the addition of HAuCl4 to alkaline solution and the subsequent addition of reducing agent, NaSCN. The yellow oligoclusters produced range in size from ~3 to ~25 nm. This size range can be further extended by an add-on method utilizing hydroxylated gold chloride (Na+[Au(OH4-x)Clx]-) to auto-catalytically increase the number of subunits in the as-synthesized oligocluster nanoparticles, providing a total range of 3 nm to 70 nm. The crude oligocluster preparations display narrow size distributions and do not require further fractionation for most purposes. The oligoclusters formed can be concentrated &#62;300 fold without aggregation and the crude reaction mixtures remain stable for weeks without further processing. Because these oligomeric clusters can be concentrated before derivatization they allow expensive derivatizing agents to be used economically. In addition, we present two models by which predictions of particle size can be made with great accuracy.

We describe a simple method for producing highly stable oligomeric clusters of gold nanoparticles via the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) with sodium thiocyanate (NaSCN). The oligoclusters have a narrow size distribution and can be produced with a wide range of sizes and surface coats.

Eine einfache Methode für die Größe kontrollierte Synthese von stabilen Oligomere Cluster von Goldclustern unter Umgebungsbedingungen

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Synthese und Charakterisierung von supramolekularen Kolloid-

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the "growth solution". By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.

This paper describes a protocol for the synthesis of gold nanorods, based on the use of hydroquinone as reducing agent, plus the different mechanisms for controlling their size and aspect ratio.

Hydrochinon-basierte Synthese von Gold-Nanostäbchen

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Scale-up Chemical Synthesis of Thermally-activated Delayed Fluorescence Emitters Based on the Dibenzothiophene-S,S-Dioxide Core

We report a procedure to linearly scale-up the synthesis of 2,8-bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide (compound 4) and 2,8-bis(10H-phenothiazin-10-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide (compound 5) using Buchwald-Hartwig cross-coupling reaction conditions. In addition, we demonstrate a scaled-up synthesis of all non-commercially available starting materials that are required for the amination cross-coupling reaction. In the present article, we provide the detailed synthetic procedures for all of the described compounds, alongside their spectral characterization. This work shows the possibility to produce organic molecules for optoelectronic applications on a large scale, which facilitates their implementation into real world devices.

Scale-up synthesis of highly efficient thermally activated delayed fluorescence emitters is described in the presented article.

Scale-Up chemische Synthese von thermisch aktiviert verzögerte Fluoreszenz-Strahler auf den Dibenzothiophene-S, S-Kohlendioxid-Kern basiert

We report a procedure to linearly scale-up the synthesis of 2,8-bis(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene-S,S-dioxide (compound 4) and ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have been thought of as a type of molecular information storage. Mass spectrometry analysis has been considered the method of choice for sequencing peptoids. Peptoids can be synthesized via solid phase chemistry using a repeating two-step reaction cycle. Here we present a method to manually synthesize oligo-peptoids and to analyze the sequence of the peptoids using tandem mass spectrometry (MS/MS) techniques. The sample peptoid is a nonamer consisting of alternating N-(2-methyloxyethyl)glycine (Nme) and N-(2-phenylethyl)glycine (Npe), as well as an N-(2-aminoethyl)glycine (Nae) at the N-terminus. The sequence formula of the peptoid is Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, where Ac is the acetyl group. The synthesis takes place in a commercially available solid-phase reaction vessel. The rink amide resin is used as the solid support to yield the peptoid with an amide group at the C-terminus. The resulting peptoid product is subjected to sequence analysis using a triple-quadrupole mass spectrometer coupled to an electrospray ionization source. The MS/MS measurement produces a spectrum of fragment ions resulting from the dissociation of charged peptoid. The fragment ions are sorted out based on the values of their mass-to-charge ratio (m/z). The m/z values of the fragment ions are compared against the nominal masses of theoretically predicted fragment ions, according to the scheme of peptoid fragmentation. The analysis generates a fragmentation pattern of the charged peptoid. The fragmentation pattern is correlated to the monomer sequence of the neutral peptoid. In this regard, MS analysis reads out the sequence information of the peptoids.

A protocol is described for the manual synthesis of oligo-peptoids followed by sequence analysis by mass spectrometry.

Synthese- und Massenspektrometrie der Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a challenge, as it requires asymmetric growth of symmetric crystals. Here, we report a distinctive synthesis of substrate-bound Au nanowires. This template-free synthesis employs thiolated ligands and substrate adsorption to achieve the continuous asymmetric deposition of Au in solution at ambient conditions. The thiolated ligand prevented the Au deposition on the exposed surface of the seeds, so the Au deposition only occurs at the interface between the Au seeds and the substrate. The side of the newly deposited Au nanowires is immediately covered with the thiolated ligand, while the bottom facing the substrate remains ligand-free and active for the next round of Au deposition. We further demonstrate that this Au nanowire growth can be induced on various substrates, and different thiolated ligands can be used to regulate the surface chemistry of the nanowires. The diameter of the nanowires can also be controlled with mixed ligands, in which another &#34;bad&#34; ligand could turn on the lateral growth. With the understanding of the mechanism, Au nanowire-based nanostructures can be designed and synthesized.

We report a solution-based method to synthesize substrate-bound Au nanowires. By tuning the molecular ligands used during the synthesis, the Au nanowires can be grown from various substrates with different surface properties. Au nanowire-based nanostructures can also be synthesized by adjusting the reaction parameters.